Эксплуатация скважины на воду

Основные сведения
Скважина представляет собой горную вертикальную выработку, производимую с поверхности без доступа рабочей силы к забою. Она имеет круглое поперечное сечение при большом отношении глубины к диаметру.

Верхняя часть скважины называется устьем. Во избежании проникновения поверхностных загрязненных вод, устье скважины закрепляют обсадной трубой (с цементацией затрубного пространства), которая называется направлением.

Ствол скважины крепится или одной колонной обсадных труб или несколькими колоннами, которые располагаются телескопически. Первая колонна обсадных труб называется кондуктором, колонна, где устанавливается насос, эксплуатационной, остальные – техническими (промежуточными).

Часть скважины, вскрывшая эксплуатационный водоносный горизонт и служащая для получения воды, называется водоприемной.

В водоносных горизонтах, представленных устойчивыми трещиноватыми, скальными или полускальными породами, водоприемная часть скважины не оборудуется фильтрами.

В водоносных горизонтах, представленных полускальными неустойчивыми породами (щебенистые и галечниковые породы), водоприемная часть скважины оборудуется трубчатыми перфорированными фильтрами.

В водоносных горизонтах, представленных неустойчивыми породами (песками, гравием, мелкой галькой и др.), водоприемная часть скважины оборудуется фильтрами с различными покрытием (сеткой, проволокой).

Уровень воды в скважине, находящейся в спокойном состоянии, называется статическим (Н ст.). Уровень воды, установившийся в процессе откачки воды, называется динамическим (Н дин.). Уровни воды в скважине замеряются от поверхности земли до зеркала воды в скважине.

Разность глубины между статическим и динамическим уровнями, называется понижением статического уровня и выражается обычно в метрах (S=Ндин – Нст).

Количество воды, откачиваемое из скважины при установившемся динамическом уровне в единицу времени называется дебитом (производительностью) скважины (Q).

Дебит скважины обычно выражается количеством кубических метров воды, получаемых в час (м3/час).

Отношение дебита скважины (Q) к понижению статического уровня воды (S) называется удельным дебитом q = Q/S м3/час

Во время откачки приток воды к скважине происходит вследствие уменьшения гидростатического давления в стволе скважины по отношению к давлению в пласте. При этом вокруг скважины также понижается давление, изменение которого можно изобразить в виде так называемой кривой депрессии.

Место соединения кривых депрессии внутри ствола скважины определяет положение динамического уровня.

Расстояние от скважины до крайних точек, где влияние откачки практически уже не сказывается, называется радиусом влияния (R) или радиусом депрессии.

Площадь, на которую распространяется во время откачки воронка депрессии, носит название площади влияния буровой скважины.

Основные требования к химическому и бактериологическому составу воды
Согласно ГОСТ 2761-57 источник воды (подземные воды) может быть использован для хозяйственно-питьевого водоснабжения, если количество воды в нем соответствует следующим требованиям:

а) величина сухого остатка в мг/л не более 1000
- содержание сульфитов в мг/л не более 500
- содержание хлоридов в мг/л не более 350
б) величина общей жесткости в мг-экв/л не более 7
в) среднее количество кишечных палочек в 1 л воды (на протяжении цикла исследований) не более:
- для источников, намечаемых к использованию только
с хлорированием - 1000;
для источников, намечаемых к использованию с полнойочисткой и с хлорированием воды - 10000
г) запах и привкус при температуре 20гр.С в баллах не более 3
д) содержание солей группы тяжелых металлов, радиоактивных элементов и других вредных веществ (должно соответствовать нормам, установленным Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека РФ).

ПРИМЕЧАНИЕ:

1. Использование воды, источников с большим количеством сухого остатка допускается лишь в случае отсутствия в районе других источников при условии согласования с территориальными органами Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека или же при условии применения метода обработки воды, снижающего количество сухого остатка до установленной нормы
2. В отдельных случаях по согласованию с органами санитарного надзора может быть допущена общая жесткость воды до 14 мг-экв/л. Если использование водоисточника с большой жесткостью оказывается вынужденным, вода должна подвергаться умягчению.
3. Содержание железа (суммарное) в воде подземных источников должно быть не более 1 мг/л.

Качество воды, подаваемой потребителям, должно быть обеспечено от случайного или систематического ухудшения специально созданными санитарными сооружениями и удовлетворять следующим требованиям:

а) запах и привкус при температуре 20грС в баллах не более 2
б) цветность по шкале в градусах не более 20
в) прозрачность по шрифту в см не менее 30
г) общая жесткость в мг/экв не более 7
д) содержание свинца (Рв) в мг/л не более 0,1
е) содержание мышьяка (AS) в мг/л не более 0,05
ж) содержание фтора (F) в мг/л не более 1,5
з) содержание меди (Cu) в мг/л не более 3,0
и) содержание цинка (Zn) в мг/л не более 5,0
к) допускается концентрация в питьевой воде других вредных, неоговоренных в п.п. «д», «е», «ж», «з» и «и» в каждом отдельном случае устанавливается главным государственным инспектором РФ
л) общее количество бактерий в 1 мл воды не более 100
м) количество кишечных палочек в 1 л воды не более 3. Титр кишечной палочки не менее 300
н) вода не должна содержать различаемых невооруженным
глазом водных организмов.

Кроме того, качество воды водопроводов, имеющих устройства для ее обработки, должно соответствовать дополнительным требованиям:

а) мутность по мутнометру при осветлении воды в мг/л не более 2,0
б) содержание остаточного активного хлора в водопроводной воде при обеззараживании воды в мг/л не менее 0,3
не более 0,5
в) хлорфенольные запахи при хлорировании воды отсутствие
г) содержание железа (Fe) суммарно при обезжелезовании воды в мг/л не более 0,3
д) активная реакция (PH) при осветлении или умягчении воды 6,5-9,5

ПРИМЕЧАНИЕ:

В исключительных случаях по согласованию с органами санитарного надзора допустима большая цветность воды, но не свыше 35градусов, мутность до 3 мг/л и большая жесткость воды, но не выше 14 мг/экв.
В анализе каждой пробы должно быть указано:
а) наименование источника
б) дата, место и глубина взятия пробы
в) кем отобрана проба
г) дата производства анализа
д) наименование и адрес лаборатории, проводящей анализ.

Результаты анализа проб должны содержать следующие данные:

• температуру воды
• качество и в баллах
• прозрачность (по шрифту Снеллена №1)
• муть и осадок
• взвешивание вещества в мг/л
• активную реакцию (РН)
• щелочность в мг-экв/лб) запах
• жесткость общую в мг-экв/лб) запах
• жесткость карбонатную в мг-экв/лб) запах
• сухой остаток в мг/лб) запах
• кальций (Са2) + в мг/лб) запах
• магний (Mg2+) в мг/лб) запах
• железо общее (Fe+) в мг/лб) запах
• железо оксидное (Fe3+)в мг/лб) запах
• хлориды (Cl) в мг/лб) запахv
• аммонийные соли (NH4+) в мг/л
• сульфаты (SO4)в мг/л
• нитриты (NO2) в мг/л
• нитраты (NO3) в мг/л
• окисляемость в мг О2/л
• сероводород (H2S)(определяется при явном ощущении запаха) в мг/л
• общее количество бактерий в 1 мл
• количество кишечных палочек в 1 л воды.

Концентрация веществ, содержащихся в воде, приводится в анализах в мг/л, либо мг-экв/л. Между этими двумя способами выражения концентрации вещества существует следующая зависимость:
Если концентрация растворенного вещества в воде, выраженная в мг-экв/л, равна С, а эта же концентрация, выраженная в мг/л равна М и эквивалентный вес данного вещества (иона, окисла, соли) В, то:
С=М/В мг-экв/л и М=СВ мг/л
Жесткость воды, равная 1 мг-экв/л, соответствует 2,8 градусов.

В большинстве случаев подземные воды, особенно глубоко залегающие, достаточно хорошо защищены от загрязнения с поверхности земли мощной толщей вышележащих водоупорных горных пород. Если результаты бактериологического анализа указывают на сильное, иногда в течение продолжительного времени не исчезающее загрязнение следует обычно искать в устье скважины, в обсадных трубах или лотках и т.д. Такое загрязнение воды всегда может быть устранено продолжительной откачкой, хлорированием и т.д.


Физическое свойство воды
Качество воды может быть оценено приблизительно по внешним физическим признакам, к числу их относятся: прозрачность, цвет воды, ее запах, вкус, осадок, взвешенные вещества и температура; определение этих показателей очень простое и необходимое для первого контрольного суждения о качестве воды.

Большинство подземных вод прозрачно, бесцветно, без запаха, без специальных привкусов и не имеет осадка или мути. Температура подземных вод изменяется от +0,2грС + 2грС (подмерзлостные воды) до +6гр +10грС, иногда в южных областях поднимаясь до +12гр +16грС и всегда является постоянной для данного глубоко залегающего водоносного горизонта.

Подготовка скважины к монтажу насосной установки для постоянной эксплуатации
Выдаваемый на сооруженную скважину паспорт, содержащий геологический разрез, приемо-сдаточный акт, журнал пробных откачек, каротажные диаграммы и другие акты по сооружению скважины, должен храниться у владельца скважины постоянно, так как он является основным документом при монтаже водоподъемного оборудования, ремонте и восстановлении скважины.

Рекомендуется скважину вводить в эксплуатацию непосредственно по окончании бурения и производства пробной откачки.

Продолжительный разрыв между окончанием бурения скважины и вводом ее в эксплуатацию может привести к серьезным осложнением и при последующем вводе в эксплуатацию, потребовать дополнительную откачку воды из скважины.

По окончании бурения и производства пробной откачки скважина должна быть сдана заказчику по акту с закрытым устьем металлической крышкой, приваренной к обсадной трубе (в том случае, если монтаж водоподъемного оборудования не производится непосредственно по окончании бурения). При несоблюдении этого условия скважина может быть загрязнена или заброшена посторонними предметами.

Работы по очистке и восстановлению скважины, как правило, крайне трудоемки и обычно требуют больших затрат времени, средств и не всегда дают положительные результаты, и скважины, не эксплуатируя, приходится ликвидировать.

Если ввод скважины в постоянную эксплуатацию производится не непосредственно по окончании бурения и производства пробной откачки пробной откачки, необходимо перед монтажом водоподъемного оборудования провести следующие работы:

1. Проверить глубину забоя скважины и при наличии осадка на забое очистить его.
2. Проверить эксплуатационную колонну обсадных труб шаблоном (по наружному диаметру насоса) до глубины на 10 м, ниже отметки установки насосного оборудования.
3. Замерить статический уровень воды в скважине.
4. Произвести откачку воды с расходом воды не менее расчетного до полного осветления и прекращения выноса песка и шлама.
5. Замерить установившийся динамический уровень. Насосное оборудование рекомендуется устанавливать в обсаженной трубами части скважины. В незакрепленной или фильтровой части скважины устанавливать насос не рекомендуется.

Монтаж насосного оборудования и эксплуатация скважины
Во избежание передачи вредной вибрации насоса на обсадные трубы опорная плита погружного насосного агрегата должна опираться по отдельный фундамент не связанный с обсадными трубами.

Насосный агрегат должен быть опущен в скважину ниже динамического уровня воды с таким расчетом, чтобы верхний фланец насосного агрегата постоянно находился в воде. Включение в работу не погруженного в воду агрегата приведет к неминуемой аварии насоса и электродвигателя.

В электропогружных насосах при понижении уровня воды в скважине ниже допускаемого должно происходить автоматическое выключение насоса.

При определении глубины установки электропогружных насосов в скважину надо иметь в виду, чтобы верхний фланец корпуса насоса находился на 3-5м ниже возможного динамического уровня, а минимальное расстояние от нижнего торца электродвигателя или дна всасывающей сетки артезианского турбинного насоса до забоя было не менее 3-х метров.

Если при пуске насосного агрегата в воде появится примесь песка или глины, необходимо пытаться прекратить пескование, уменьшив расход воды. регулируя его задвижкой на нагнетательном трубопроводе, но приостанавливать работу насоса нельзя, так как частицы породы будут осаждаться в проточной части насоса, что может привести к заеданию и порче. Насос следует останавливать только тогда, когда он будет качать чистую воду.

В случае необходимости остановить насос до полного осветления воды (т.е регулирование расхода воды не дало положительных результатов) насосный агрегат необходимо извлечь из скважины для очистки от осевшего в нем песка.

Для остановки насоса закрывают задвижку на напорном трубопроводе, после чего выключают электродвигатель.

Эксплуатация скважины должна производиться с дебитом, не превышающим расчетный эксплуатационный дебит, указанный в паспорте скважины.

Скважины, эксплуатирующие водоносные горизонты, представленные песками или другими неустойчивыми породами и оборудованные фильтрами с сетчатым или проволочным покрытием, категорически запрещается пускать сразу в эксплуатацию на полную эксплуатационную производительность. В этом случае отбор воды следует начать с 40 – 60% проектной производительности и постепенно увеличивать его до проектной.

В начальный период эксплуатации, в которых водоносные горизонты представлены песчаными отложениями, остановка и пуск насоса должны производиться по возможности реже.

Если пробная откачка на скважине проводилась с небольшой производительностью из-за низкого статического уровня или малой мощности откачечного оборудования, эксплуатацию скважина также необходимо начинать с дебита, полученного при пробной откачке, постепенно увеличивая до расчетной производительности, указанной в паспорте.

Надо иметь в виду, что увеличенный отбор воды из скважины по отношению к расчетному эксплуатационному вследствие повышения входных скоростей может вызвать вынос песка и преждевременный выход из строя скважины и насоса, поэтому запрещается устанавливать на скважине насосное оборудование, производительность которого превышает расчетный эксплуатационный дебит.

Для эксплуатации скважины необходимо закрепить работника, знакомого с насосным оборудованием и инструкцией по эксплуатации скважин. Систематическое и постоянное квалифицированное обслуживание и наблюдение за работой скважины – залог безотказной ее работы.

Наблюдение за работой скважины должно заключаться в замерах производительности, положения статического и динамического уровней, изменения химических и бактериологических качеств воды и наличии в ней взвешенных частиц (песка, ила и проч.), а также показаний измерительных приборов, насосного агрегата.

По данным наблюдений за скважиной определяется неисправность скважины и насосного оборудования, поэтому все наблюдения должны тщательно фиксироваться в эксплуатационном журнале с указанием даты замеров, а также должности и фамилии производившего замеры и наблюдения.

Замеры дебита скважины, уровней воды в скважине и контрольные анализы воды должны производиться один раз в месяц, если нет специальных указаний органов санитарного надзора.

В эксплуатационном журнале должны отмечаться проведенные ремонты и профилактические осмотры насосного оборудования, а также замена эксплуатационного насоса.

Профилактические осмотры насосного оборудования производятся строго в сроки, установленные в паспорте насоса.

Уменьшение производительности скважины в основном происходит по следующим причинам:

• Неисправности или сработанности насосного агрегата.
• Заноса песком или шламом водоприемной части скважины.
• Закупорки отверстий фильтра отложениями солей и цементами пор породы вокруг фильтра.

Понижение статического уровня воды в скважине может произойти от:

• Влияние работы близлежащих скважин.
• Естественного снижения уровня воды в эксплуатируемом водоносном горизонте.
  

Ухудшение химических и бактериологических качеств воды может произойти от проникновения в скважину или водоносный горизонт агрессивных или загрязненных вод через устье скважины, по затрубному пространству из вышележащих водоносных пластов, а также из-за брошенных (незатампонированных), соседних скважин. В этих случаях необходимо обратиться в специализированные организации.

Режим эксплуатации скважины
После пуска скважины в эксплуатацию необходимо установить режим её эксплуатации. Нарушение эксплуатационных параметров скважин, особенно в сторону увеличения, влечет за собой преждевременный выход из строя скважины и насосного оборудования, а также возможна авария в результате прихвата насоса.

При необходимости увеличения дебита скважины нужно этот вопрос согласовать с организацией, которая пробурила данную скважину.

При эксплуатации насосных установок, оборудованных артезианскими насосами с погружным электродвигателем, необходимо периодически делать контрольные замеры.

Насос следует выключать и ремонтировать в следующих случаях:

1. При увеличении силы тока на 20% от номинального при неизменном режиме работы и нормальном напряжении.
2. При снижении напора и уменьшении производительности насосной установки на 20% от первоначальной.
3. При изменениях в силе и чистоте звука установки в действии.
4. При появлении вибрации.
5. При содержании песка в откачиваемой воде более 2%.
6. При изменении динамического уровня и удельного дебита.
7. При изменении химического состава воды.

Необходимо проверять исправность электроприборов и электроаппаратуры.

Необходимо демонтировать насосную установку для профилактического ремонта и замены изношенных деталей не реже одного раза в шесть месяцев. Если насосная установка работает периодически, то этот срок можно увеличивать до 9 месяцев.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ:

1. Эксплуатировать скважину с дебитом выше указанного в паспорте скважины.
2. Производить пуск насосной установки на полную мощность после длительного перерыва.
3. Откачивать воду из скважины с содержанием песка в большем количестве, чем указано в паспорте.
4. Частые выключения и включения насоса на скважинах, эксплуатирующих водоносные горизонты представленными
5. песками.Оставлять скважину без наблюдения.
6. Поручать работы по монтажу насосных установок и ремонту скважин неспециализированным организациям.